花生品种不同营养器官白藜芦醇含量分析

焦 坤 龚魁杰 王明清* 于丽娜 张初署 迟晓元 毕 洁宋 昱孙 杰*

(1.山东省花生研究所,山东 青岛 266100;2.山东省农业科学院作物研究所,山东 济南 250100)

白藜芦醇(resveratrol)是一种含有芪类结构的非黄酮类多酚化合物,是植物受到病原微生物感染或逆境刺激等状态下产生的植物抗毒素[1]。白藜芦醇分布于多种植物中,如葡萄、虎杖、花生、桑树等[2-3]。虽然白藜芦醇较早被发现,但却一直未受重视,直到引人关注的20世纪90年代“法国悖论”——尽管法国人经常食用高脂的食品,但是心脏病的发病率并不高,经研究发现这可能与经常饮用含白藜芦醇的红酒有关[4],此后白藜芦醇的研究备受关注。目前有关白藜芦醇功能的研究较多,发现其具有抗氧化、抗肿瘤、抑菌、抗氧化、抑制血小板凝集、调节脂蛋白代谢、提高机体免疫力等多种药物活性[5-9]。近年来,白藜芦醇已经广泛应用到食品、保健品、化妆品、医药等领域。

目前,国外主要从葡萄中提取白藜芦醇,国内主要从虎杖中提取。虎杖是一种传统的中药材,临床上需求较大,提取成本较高[10]。我国花生种植量大,且花生的营养器官根、茎、叶片含有白藜芦醇,可作为提取白藜芦醇的重要原料。目前花生的根、茎和叶大多作为“废弃物”被焚烧、掩埋处理或部分作为饲料,造成环境污染和资源浪费。如能有效开发,可极大提高花生植株的经济价值,变废为宝。目前关于从花生中提取白藜芦醇的报道大多集中在白藜芦醇的提取工艺[11-12]、不同产地、品种和组织部位白藜芦醇含量[13-14],且选用的花生品种数量有限或仅以花生根为研究对象,使得筛选白藜芦醇含量高的花生品种迫在眉睫。

本研究以HY17等28个花生品种为研究对象,利用高效液相色谱法对其根、茎和叶片等营养器官中白藜芦醇含量进行测定,分析筛选高白藜芦醇花生品种,确定相应品种的最佳取材部位,发掘白藜芦醇优质原料,为充分利用花生“废弃物”资源并提供低成本的白藜芦醇来源提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

28个花生品种均为山东省花生研究所培育,2017年在山东省花生研究所莱西试验农场种植,成熟后采集花生植株的根、茎、叶片作为试验材料,风干后备用。白藜芦醇标准品(美国Sigma公司);无水乙醇(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);色谱级甲醇和色谱级乙腈(德国默克公司)。

1.2 主要仪器设备

KQ-300VDE型三频数控超声波清洗器(昆山超声仪器有限公司),Agilent 1206高效液相色谱(美国安捷伦科技有限公司),超声波细胞粉碎机(宁波新芝生物科技有限公司),R-300旋转蒸发仪(瑞士步琦公司)。

1.3 方法

1.3.1 样品预处理

将风干的28个花生品种根、茎、叶片分类后洗净,50 ℃干燥箱中烘干后研磨成粉,过200目筛,保存于自封袋中,避光保存备用。分别称取粉碎后的根、茎、叶片样品各2.0 g,分别加入50 mL 80%的乙醇,浸泡24 h,超声波辅助萃取60 min,再以4000 r/min离心10 min,取上清液旋转蒸发至干,用甲醇定容至10 mL,经0.22 μm 有机系滤膜过滤,HPLC待测。5次重复。

1.3.2 色谱分析条件

色谱柱:色谱柱C18(4.6 mm×250 mm,5μm);流动相为V(乙腈)∶V(冰醋酸)∶V(水)=25∶0.9∶74.1,流速为0.7 mL/min,紫外检测波长306 nm;柱温30 ℃;进样体积20 μL。

1.3.3 数据统计分析

根据白藜芦醇在高效液相色谱中的峰面积来定量样品中白藜芦醇含量。用Excel 2013 进行数据统计分析,SPSS 17.0进行显著性分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 花生营养器官中白藜芦醇的含量分析

表1所示,从器官部位看,白藜芦醇含量最高的器官分别是HY910根、HY50茎、HY19叶片。整体来看,所有品种根、茎和叶片中白藜芦醇的平均含量分别为0.276 mg/g、0.173 mg/g和0.098 mg/g,白藜芦醇含量趋势表现为根>茎>叶。HY17、HY21、HY32、HY612、HY910、HY911、HY 913、HY918和HY919等9个品种根部白藜芦醇含量均高于所检测品种的平均水平,分别为0.289、0.386、0.284、0.448、0.738、0.562、0.618、0.717和0.328 mg/g。显著性分析结果表明,HY910根中白藜芦醇含量明显高于其他品种(p<0.05),HY26根中白藜芦醇含量显著低于其他品种(p<0.05)。茎部白藜芦醇含量高于所检测品种平均值的有HY19、HY23、HY32、HY50、HY60、HY612、HY 910、HY911和HY913等9个品种,且HY50茎中白藜芦醇含量显著高于其他品种(p<0.05),HY33根中白藜芦醇含量显著低于其他品种(p<0.05)。叶片中白藜芦醇均高于所有品种的平均水平品种有HY17、HY19、HY23、HY32、HY38、HY55、HY910、HY913和HY917等9个品种,且HY19和HY26叶中白藜芦醇含量分别显著高于和显著低于其他品种 (p<0.05)。

表1 不同品种花生根茎叶中白藜芦醇含量分析Table 1 Resveratrol contents from roots,stems and leaves of different peanut cultivars

2.2 各营养器官中白藜芦醇含量聚类分析

聚类分析结果表明,花生根、茎、叶片中白藜芦醇含量均可分为高、中、低三组 (图1A),其中HY910、HY911、HY913、HY918属于根中白藜芦醇含量较高组,HY21和HY612属于根中白藜芦醇含量中等组,HY919等22个品种根中白藜芦醇中含量较低;HY50属于茎中白藜芦醇含量较高组,HY23、HY32、HY60、HY612、HY910、HY911、HY913属于茎中白藜芦醇含量中等组,HY26等20个品种茎中含量较低 (图1B);叶片中含量较高组仅HY19,HY23、HY38、HY60、HY910、HY911、HY913、HY917为含量中等组,HY26等20个品种叶片中白藜芦醇含量较低 (图1C)。

图1 花生不同营养器官中白藜芦醇含量聚类分析Fig.1 Cluster analysis of resveratrol content in different nutritional organs of peanut varieties

3 讨论

从花生营养器官(根、茎、叶片)中获得白藜芦醇,扩大了白藜芦醇的原料来源,有利于花生资源的高值化利用,也有助于降低提取成本。花生植株中白藜芦醇含量因品种和器官不同其含量差异较大。宋健等测定了花生植株各部位的白藜芦醇含量,富硒黑花生根、茎、叶中白藜芦醇含量分别为0.629、0.018、0.083 mg/g,而白花生根、茎、叶中白藜芦醇含量分别为0.015、0.005、0.340 mg/g[15]。张初署等研究了花生植株不同部位白藜芦醇含量,从高到低依次为根、茎和叶[12]。吴向阳等分析了山东省、江苏省和河北省的花生根、茎、叶片混合物的白藜芦醇含量分别为0.904、0.116、0.089 mg/g,其中山东省产的花生中白藜芦醇含量最高,表明白藜芦醇含量与花生产地有关[13]。张磊等研究了珍珠红1号等不同品种白藜芦醇含量,发现不同品种花生的白藜芦醇含量不同,且各部位含量也不同[14]。程杏安等研究了在广东种植的花生品种,发现成熟期根茎的白藜芦醇含量高于花针期,其中成熟期桂花9102和粤油29根和茎中总白藜芦醇含量分别为0.3748 mg/g和0.3726 mg/g[16]。

本研究结果与以往研究有相似之处,28个花生品种的根、茎和叶片中白藜芦醇含量差异较大。HY910根的白藜芦醇含量约是HY42根的6倍,HY50茎的白藜芦醇含量约是HY33茎的20倍,HY19叶的白藜芦醇含量约是HY26叶的13倍。白藜芦醇含量从高到低依次为根、茎和叶片。花生根部白藜芦醇较高,很可能是因为花生根位于土壤中,受到微生物及害虫侵害的可能性较高有关。

不同品种花生植株不同器官中白藜芦醇含量差异较大。聚类分析发现HY910根、HY911根、HY913根、HY918根,HY50茎和HY19叶片中白藜芦醇含量相对较高,HY21根、HY612根、HY23茎、HY32 茎、HY60 茎、HY612 茎、HY910 茎、HY911茎、HY913茎中白藜芦醇含量相对中等,而HY23、HY38、HY60、HY910、HY911、HY913、HY917叶片中白藜芦醇含量相对中等。值得注意的是,HY910、HY911、HY913 三品种的根中白藜芦醇含量较高,而其茎中白藜芦醇含量中等。考虑到收获的花生植株在晒干后,根和茎比重较大且不易丢失,因而根或茎中白藜芦醇含量较高的HY910、HY911、HY913、HY50四个花生品种的植株具有较高利用价值和开发潜力。